DE2903469A1

DE2903469A1 - Platte o.dgl. mit gerippter oeffnung fuer einen mit pressitz einzufuegenden bauteil wie lager

Info

Publication number: DE2903469A1
Application number: DE19792903469
Authority: DE
Inventors: Jack Bevan Scribner
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1978-01-30
Filing date: 1979-01-30
Publication date: 1979-08-02
Also published as: US4228210A

Description

Platte oder dergleichen mit gerippter öffnung für einen mit Preßsitz einzufügenden Bauteil wie Lager

Bei kleinen Präzisionsgetriebeeinheiten ist es üblich, die Wellen in Lagern zwischen parallelen, im Abstand nebeneinander angeordnetenTragplatten zu haltern. Gewöhnlich werden Miniaturlager der L au fring-Bauart verwendet wie Kugellager, die exakt in die Trägerplatte eingesetzt und positioniert werden müssen. Die öffnungen für die Laufringe werden üblicherweise auf einer Lochstanze hergestellt,, auf der die Einhaltung enger Mittenabstände möglich ist. Auf einer Lochstanze ist es jedoch beträchtlich schwieriger, die sehr engen Durchmessertoleranzen der Lageröffnungen einzuhalten. Daher ist es erforderlich, eine Stanzöffnung herzustellen, die geringfügig kleiner ist als erwünscht, woraufhin das Loch in einem zweiten Arbeitsgang auf die genaue Größe aufgerieben werden muß, die zur Einfügung der Lagereinheit mit Preßsitz in die öffnung erforderlich ist. Die einzuhaltenden Toleranzen sind besonders dort kritisch, wo ein kleines

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Präzisionskugellager mit Preßsitz in die öffnung einzufügen ist, wozu die Öffnung sehr eng bzw. mit Übermaß bemessen werden muß. Die maximal zulässigen Druckkräfte dürfen dabei nicht überschritten werden, da andernfalls das Lager verformt, aus der Mitte herausbewegt werden kann oder beides. Es kommt hinzu, daß der Aufreib- oder Nachbearbeitungsschritt eine Gelegenheit darstellt, bei der der exakte Mittenabstand verändert werden kann.

Ein weiteres Problem beim Einsetzen von Lagern in Lagertragplatten ergibt sich dadurch, daß die Lagerhersteller Lager mit Nenn-Außendurchmesser-Größen herstellen, die jedoch in bestimmten Toleranzgrenzen schwanken, die diejenigen Toleranzen überschreiten können, welche die Lagerhersteller selbst für die Plattenöffnungen angeben, damit sich ein guter Preßsitz ergibt. Das heißt mit anderen Worten, daß es bei Präzisionseinheiten notwendig werden kann, die Lager von Hand so zu sortieren bzw. auszuwählen, daß die Toleranzen zwischen dem Außendurchmesser des Lagers und dem Innendurchmesser des Loches in der Platte nicht überschritten werden.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine verbesserte Platte bzw. einen plattenartigen Bauteil zur Aufnahme eines mit Preßsitz eingefügten zylindrischen oder rohrförmigen Bauteils wie eines Lagers gerichtet, wobei die Öffnung, die durch einen Stanzvorgang hergestellt sein kann, durch eine Reihe im Bogenabstand voneinander liegender, einwärts vorstehender Bereiche bestimmt wird, welche mit einer Reihe dazwischenliegender Aussparungsbereiche abwechseln. Die einwärts vorstehenden Bereiche bilden eine Übermaßpassung dem uißendurchmesser des zylindrischen Bauteils wie der äußeren Zylinderfläche des äußeren Laufkranzes eines Präzisions-Miniaturkugellagers. Die dazwischenliegenden Aussparungsbereiche bilden Zonen, in die das Metall der Platte ausweichen oder fließen Jcann. _sx)4aß die maximale Druck-

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kraft ungeachtet geringer Größenänderungen zwischen den einzelnen Lagern nicht überschritten wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die einwärts verlaufenden Vorsprünge insbesondere als eine Reihe im Winkel verlaufender Stege ausgebildet, von denen ein jeder sich in Axialrichtung im wesentlichen über die Länge der Öffnung erstreckt und die jeweils durch die dazwischenliegenden Aussparungsbereiche getrennt sind, welche sich ebenfalls in Axialrichtung der Plattenöffnung erstrecken. Die Stegoberflächen beschreiben die Außenlinie eines Kreises und bilden selbst eine sehr enge oder Übermaßpassung mit dem Außendurchmesser des zylindrischen Bauteils. Die Zwischenaussparungsbereiche ermöglichen bzw. schaffen wiederum einen Freiraum für einen Metallfluß und bilden, falls erwünscht, zusätzlich Nuten für ein Dichtmittel bzw. Zwischenräume, die als ein ölreservoir wirken. Letzteres ist oft erwünscht, wenn ein buchsenartiges Lager eingesetzt werden soll.

Die Druckkraft kann durch die Einstellung bzw. Veränderung der relativen Abstände der Stege und Nuten gesteuert werden. Die Druckkraft kann daher durch eine geeignete Einstellung des Prozentsatzes der Stegbereiche im Vergleich zum Prozentsatz der genuteten bzw. ausgesparten Zwischenbereiche oder mit anderen Worten durch die Veränderung der Größe bzw. des Abstandes der durch die Stege bestimmten Kontaktbereiche eingestellt werden. Durch Aufrechterhaltung der richtigen Druck bedingungen wird beispielsweise die Gefahr einer Deformation eines Lagers wesentlich verringert oder beseitigt.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Plattenaufbaus zur Aufnahme zylindrischer oder buchsenartiger Bauteile wie Lager, bei der eine Öffnung durch abwechselnde einwärts vorspringende Bereiche und Zwischenaussparungsbereiche bestimmt wird.

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Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Lagerplatte oder dergleichen, bei der eine Lageraufnahmeöffnung durch eine Reihe bogenförmiger, sich axial erstreckender Stege bestimmt wird, die durch Zwischennuten getrennt sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung und eines Verfahrens, mit denen eine öffnung auf einer Lochstanze hergestellt werden kann, in die ein Lager oder dergleichen einsetzbar ist, ohne daß die zulässigen Druckkräfte auf das Lager überschritten werden, bei denen die Notwendigkeit für einen Präzisions-Reibvorgang entfällt, mit dem die Lageröffnung auf ein genaues Maß gebracht wird, und bei denen die Notwendigkeit zum Einsatz der Teile von Hand entfällt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Untersetzungsgetriebeeinheit mit einer erfindungsgemäß hergestellten Lagerplatte,

Fig. 2 eine Frontansicht der in Fig. 1 dargestellten Baueinheit,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Plattenbereichs mit Darstellung der erfindungsgemäß gestalteten Lageraufnahmeöffnung ,

Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch die Platte mit eingesetztem Lager (und zugeordneter Welle) gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2,

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Fig. 5 eine vergrößerte Einzelheit der Platte an der Öffnung vor dem Einfügen des Lagers,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung mit eingesetztem Lager und

Fig. 7 eine Teildarstellung der Öffnung, im wesentlichen von der Linie 7-7 in Fig. 5 aus gesehen.

In der Fig. 1 ist eine generell mit 10 gekennzeichnete Unter setzungsgetriebeeinheit dargestellt, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet. Die Einheit 10 umfaßt ein Paar parallel im Abstand voneinander angeordneter Platten 11 und 12, die die UntersetzungsgetriebeweIlen drehbar halten. Die Erfindung ist in den Zeichnungen bei der Frontlagerplatte 12 angewandt dargestellt, die ein mit einer Schulter versehenes Präzisionskugellager 15 (Fig. 4) hält, in dem die Abtriebswelle 16 des Untersetzungsgetriebes drehbar gehalten ist.

Die Platte 12 ist mit einer abgestuften Lageraufnahmeöffnung versehen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der mit dem größeren Durchmesser versehene Aussparungsbereich 17 der öffnung ist herkömmlich ausgebildet, damit die Schulter 15a des Lagers 15 durch einen Senkvorgang abgestützt werden kann. Der kleinere Innendurchmesser 18 nimmt jedoch die äußere Zylinderfläche 15b des Lagers 15 auf und ist dabei durch eine Reihe im Bogenabstand voneinander liegender, einwärts vorstehender Bereiche (Fig. 5) bestimmt, die mit einer Reihe von Aussparungsbereichen 22 abwechseln bzw. durch diese getrennt sind.

Die vorspringenden Bereiche 20 bilden tatsächlich eine Reihe axial vorspringender Oberflächen oder Stege 20a„ die Segmente eines Kreises bilden und die im wesentlichen über die

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axiale Tiefe der Öffnung 18 verlaufen. Die Aussparungsbereiche 22 erstrecken sich ebenfalls in Axialrichtung der Öffnung 18, jedoch ist ihr Profil nicht kritisch. Die Öffnung 18 kann in einem einzigen Arbeitsgang auf einer Lochstanze hergestellt werden, wobei der Durchmesser des von den Stegen 20a bestimmten Kreises so gewählt ist, daß ein sehr enger Sitz oder ein Festsitz mit der Außenfläche des mit Preßsitz einzufügenden Bauteils wie der Oberfläche 15b des Lagers 15 erreicht wird.

Für Kugellager wird üblicherweise eine Toleranz der Lagerbohrungen zwischen 0,00762 mm (0.0003 inch) und 0,0127 mm (0.0005 inch) verlangt, wie sie von den Lagerherstellern empfohlen wird. Gewöhnlich werden diese Toleranzen durch eine sorgfältige Nachbearbeitung bei beträchtlichem Kostenaufwand erreicht. Die Notwendigkeit zur Einhaltung dieser genauen Toleranzen und die Notwendigkeit der folgenden Nachbearbeitungsvorgänge zur Erreichung der Toleranzen wie auch zur Erhaltung der Mittenlage der Bohrung wird durch die Verwendung der gezackten Bohrung gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt. Die gezackte Ausbildung schafft Mittel für die Einstellung des Anpreßdrucks durch Veränderung des Kontaktbereichs der Stege, so daß. die maximal zulässige Druckkraft auf das Lager 15 nicht überschritten wird. Die Aussparungsbereiche 22 bilden einen Raum für die Verlagerung des Metalls, das beim Lagereinpreßvorgang von den Bereichen 20 weg bewegt wird. Zusätzlich bilden die Aussparungsbereiche 22 nach dem Einsatz des Lagers, wie die Fig. 6 zeigt, axial verlaufende Nuten, wodurch Räume geschaffen werden, die, falls erwünscht, eine Sperrmasse aufnehmen können. Durch die Aufrechterhaltung geeigneter Preßsitzbedingungen wird das Risiko einer Lagerdeformierung wesentlich verringert.

Die Bewegung bzw. der Fluß des Metalls an den VorSprüngen

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beim Einsatz des Lagers 15 erfolgt sowohl seitwärts in die Aussparungsbereiche 22 hinein, wie in Fig. 6 dargestellt, als auch axial, wie durch die Pfeile 25 in Fig. 7 dargestellt ist. Jedoch wird bei einem solchen Preßvorgang normalerweise nur sehr wenig Material verlagert bzw. bewegt.

Es wird damit deutlich, daß ein Plattenbauteil geschaffen wird, in den zylindrische oder rohrförmige Bauteile wie Lager oder dergleichen mit Preßsitz einfügbar sind, ohne daß eine Bohrung mit hoher Präzision dazu notwendig ist. Es können deshalb empfindliche Kugellagereinheiten mit Preßsitz eingefügt werden, während zugleich die Mittenabstände aufrechterhalten bleiben und sichergestellt wird, daß die maximal zulässigen Druckkräfte nicht überschritten werden. Die relativen Breiten der Stege 20a gegenüber den Nuten und ihre axiale Ausdehnung sind veränderlich und zusätzlich kann die Oberflächenform der Stege 20a so gewählt werden, daß die erwünschte Druckkraft erzeugt wird. Die Oberflächen der Stege bilden im Querschnitt vorzugsweise die Außenlinie eines Kreises mit dem gewünschten Durchmesser, wie vorangehend bereits erwähnt wurde. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Flächen 20a durch Segmente eines Kreises bestimmt werden, vielmehr können auch andere Formen wie Punkte oder Zacken verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf Lagerplatten für Untersetzungsgetriebeeinheiten beschränkt sondern kann vielmehr immer dann verwendet werden, wenn ein zylindrischer Bauteil wie ein Lager mit Preßsitz in eine Trägerplatte eingesetzt werden soll. Beispielsweise kann eine Endplatte eines Elektromotors als ein Gußstück hergestellt sein, wobei seine Lageraufnahmeöffnung als bogenförmige Reihe axial vorspringender Stege 20a ausgebildet ist, die in das Gußteil selbst eingeformt sind.

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Die vorangehend beschriebene Ausführungsform ist zwar eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, jedoch versteht es sich, daß diese darauf nicht beschränkt ist und noch vielerlei Änderungen möglich sind.

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Claims

Patentanwälte ^f'

üipl.-lng. Dipl-ChPtTi Dipl-Imcj

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

f^: r ii ;i b ο r tj e r s t r a s "i ρ 1^c)

8 München 60

TRW INC. 30. Januar 1979

23555 Euclid Avenue

Cleveland, Ohio 44117 / V.St.A.

Unser Zeichen; T 3195

Ansprüche :

. Platte mit einer mit Preßsitz eingefügten Lageranordnung, bei der die maximalen Lagerdruckkräfte so festgelegt sind, daß eine Beschädigung eines Lagerbauteils verhindert wird, mit einer Lagertragplatte, einem ringförmigen Lagerbauteil und einer in der Platte ausgebildeten Lageraufnahmeöffnung, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendurchmesser der öffnung durch eine Reihe im Bogenabstand liegender, einwärts vorstehender Abschnitte bestimmt ist, die mit einer Reihe dazwischenliegender Aussparungsabschnitte abwechseln, wobei die einwärts vorspringenden Abschnitte eine generell kreisrunde Umfangslinie bilden, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser des Lagerbauteils eine Übermaßpassung bildet, während die Aussparungsabschnitte Räume schaffen, in die ein Teil des Materials der Platte während des Einpressens des Lagerbauteils in die Platte hineinfließen kann und ein

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Überschreiten der maximalen Druckkraft auf den Lagerbauteil dadurch vermieden wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbauteil ein Präzisionskugellager ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager eine ringförmige Schulter besitzt und die Platte mit einer die Öffnung umgebenden Ansenkung zur Aufnahme der Lagerschulter versehen ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die einwärts vorstehenden Plattenabschnitte an ihren Innenenden in Kreiskrümmungsflächen enden.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, "dadurch gekennzeichnet, daß die einwärts vorstehenden Abschnitte sich axial über eine Distanz erstrecken, die kleiner ist als die axiale Tiefe der Öffnung in der Platte.

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